Материал: 840

90

ATM, называемые AAL1-AAL5, и собственно уровень ATM. Адаптационные уровни транслируют пользовательские данные от верхних уровней коммуникационных протоколов в пакеты, формат и размеры которых соответствуют стандарту ATM. Каждый уровень AAL обрабатывает пользовательский трафик с определенными характеристиками. Уровень AAL 1 занимается трафи-

ком с постоянной битовой скоростью (CBR), который характе-

рен, например, для цифрового видео и цифровой речи и чувствителен как к потере ячеек, так и к временным задержкам. Этот трафик передается в сетях ATM так, чтобы эмулировать обычные выделенные цифровые линии. Уровень AAL 3/4 обрабатывает пульсирующий трафик с переменной битовой скоростью

(VBR), обычно характерный для трафика локальных сетей. Этот трафик обрабатывается так, чтобы не допустить потерь ячеек, но ячейки могут задерживаться коммутатором. Уровень AAL 3/4 выполняет сложную процедуру контроля ошибок при передаче ячеек для их гарантированной безошибочной доставки. Уровень AAL5 является упрощенным вариантом уровня AAL4, он работает быстрее.

Уровень ATM (маршрутизация пакетов, мультиплексирование, управление потоком, обработка приоритетов)

Рис. 5.32 — Иерархия уровней протокола АТМ

Введение различных классов сервисов, реализуемых в стеке протоколов ATM адаптационными уровнями AAL, а также самим протоколом ATM, и позволяет реализовать в сетях ATM совместное сосуществование трафиков разной природы. Коммутаторы ATM, получая в поле типа данных ячейки (поле PTI) информа-

91

цию о классе сервиса, принимает решение о приоритете обслуживания данной ячейки. Для того, чтобы каждый класс сервиса выполнялся с нужным уровнем качества, в технологии ATM предусмотрены достаточно сложные процедуры заказа качества обслуживания, которые выполняются между станцией и сетью при установлении соединения.

Классы сервиса

В сети ATM каждый раз, когда приложению необходимо установить соединение между двумя пользователями, оно должно заказать вид сервиса, в соответствии с которым будет обслуживать трафик по данному соединению. Классы сервиса ATM содержат ряд параметров, которые определяют гарантии качества сервиса. В спецификациях форума ATM предусмотрено несколько классов сервиса — CBR, VBR, UBR и ABR (появился совсем недавно). Гарантии качества сервиса могут определять минимальный уровень доступной пропускной способности и предельные значения задержки ячейки и вероятности потери ячейки.

Сервис CBR (constant bit rate, сервис с постоянной бито-

вой скоростью) представляет собой наиболее простой класс сервиса ATM. Когда сетевое приложение устанавливает соединение CBR, оно заказывает пиковую скорость трафика ячеек (peak cell rate, PCR), которая является максимальной скоростью, которое может поддерживать соединение без риска потерять ячейку.

Затем данные передаются по этому соединению с запрошенной скоростью — не более и, в большинстве случаев, не менее. Любой трафик, передаваемый станцией с большей скоростью, может сетью просто отбрасываться, а передача трафика сетью со скоростью, ниже заказанной, не будет удовлетворять приложение. CBR-соединения должны гарантировать пропускную

92

способность с минимальной вероятностью потери ячейки и низкими изменениями задержки передачи ячейки. Когда приложение заказывает CBR сервис, то оно требует соблюдения предела изменения задержки передачи ячейки. Сервис CBR предназначен специально для передачи голоса и видео в реальном масштабе времени. Сервис CBR также подходит для эмуляции цифровых каналов типа T1/E1.

Для соединений CBR нет определенных ограничений на скорость передачи данных, и каждое виртуальное соединение может запросить различные постоянные скорости передачи данных. Сеть должна резервировать полную полосу пропускания, запрашиваемую конкретным соединением.

Класс трафика VBR (variable bit rate, сервис с переменной битовой скоростью) включает два подкласса: трафик VBR ре-

ального времени (VBR-RT) и трафик VBR не реального времени

(VBT-NRT). Трафик VBR-RT допускает очень узкие границы для задержки передачи ячеек и может использоваться для передачи данных приложений реального времени, которые позволяют небольшое изменение задержки передачи ячеек, таких как видео, генерируемое кодеком с переменной скоростью данных или компрессированный видеотрафик, в котором удалены промежутки молчания. Трафик VBR-NRT в свою очередь предъявляет менее жесткие требования к задержке передачи ячеек. Он специально предназначен для передачи коротких, пульсирующих сообщений, таких как сообщения, возникающие при обработке транзакций системами управления базами данных.

По сравнению с сервисом CBR, VBR требует более сложной процедуры заказа соединения между сетью и приложением. В дополнение к пиковой скорости приложение VBR заказывает еще и другой параметр: PCR — длительно поддерживаемую ско-

рость (sustained rate), которая представляет собой среднюю скорость передачи данных, которая разрешена приложению. Пользователь может превышать скорость вплоть до величины PCR, но только на короткие периоды времени, а соединение VBR будет использовать среднее значение SCR для управления трафиком, снижая его интенсивность на соответствующие периоды времени.

Как и при CBR-соединении, приложение и сеть должны прийти к соглашению относительно пиковой скорости PCR и до-

93

пустимости задержек передачи ячеек. Но в отличии от CBR, соединение VBR должно установить временной предел — как долго могут передаваться данные на скорости PCR.

Когда этот предел, известный как допустимая пульсация, превышается, за ним должен следовать период более низкой активности станции, чтобы обеспечить заданный уровень SCR. Эти периоды низкой активности дают возможность другим видам трафика, таким как ABR, получить доступ к сети.

Как и в случае CBR, пользователи VBR получают гарантированное обслуживание в отношении потерь ячеек, изменения задержек передачи ячеек и доступной полосы пропускания до тех пор, пока трафик удовлетворяет определенным при соединении требованиям. Однако для многих приложений, которые могут быть чрезвычайно «взрывными» в отношении интенсивности трафика, невозможно точно предсказать параметры трафика, оговариваемые при установлении соединения. Например, обработка транзакций и трафик двух взаимодействующих локальных сетей непредсказуемы по своей природе, изменения трафика слишком велики, чтобы заключить с сетью какое-либо разумное соглашение.

Врезультате администраторы сетей, ответственные за такие приложения, имеют три возможности. Они могут заплатить за дополнительную пропускную способность, которая может оказаться неиспользованной. Они могут попытаться управлять пульсациями трафика более тонко (сложная задача для большинства приложений). Или же они могут превысить скорость, оговоренную при установлении соединения, пренебрегая гарантированным качеством обслуживания.

Для тех, кто выбирает последний вариант, последствия скорее всего будут и самыми тяжелыми — потеря ячеек. Потерянные ячейки должны быть повторно переданы узлом-отправителем. Для ответственных приложений это серьезная проблема, для низкоприоритетных приложений, таких как электронная почта, повторная передача ячеек является досадной потерей времени.

Вотличие от CBR и VBR, сервис UBR (unspecified bit rate,

неопределенная битовая скорость) не определяет ни битовую скорость, ни параметры трафика, ни качество сервиса. Сервис UBR предлагает только доставку «по возможности», без гарантий по утере ячеек, задержке ячеек или границам изменения задерж-

94

ки. Разработанный специально для возможности превышения полосы пропускания, сервис UBR представляет собой частичное, но неадекватное решение для тех непредсказуемых «взрывных» приложений, которые не готовы согласиться с фиксацией параметров трафика.

Главными недостатками подхода UBR являются отсутствие управления потоком данных и неспособность принимать во внимание другие типы трафика. Когда сеть становится перегруженной, UBR-соединения продолжают передавать данные. Коммутаторы сети могут буферизовать некоторые ячейки поступающего трафика, но в некоторый момент буфера переполняются и ячейки теряются. А так как UBR-соединения не заключали никакого соглашения с сетью об управлении трафиком, то их ячейки отбрасываются в первую очередь. Потери ячеек UBR могут быть так велики, что «выход годных» ячеек может упасть ниже 50%, что совсем неприемлемо.

Сервис ABR (available bit rate), подобно сервису UBR, ис-

пользует превышение полосы пропускания, но он использует технику управления трафиком для оценки степени переполнения сети и избегает потерь ячеек. ABR — это первый класс сервиса технологии ATM, который действительно обеспечивает надежный транспорт для приложений с пульсирующим трафиком за счет того, что он может находить неиспользуемые интервалы времени в трафике и заполнять их своими пакетами, если другим классам сервиса эти интервалы не нужны.

Как и в сервисах CBR и VBR, при установлении соединения ABR заключается соглашение о пиковой скорости PCR. Однако, соглашение о пределах изменения задержки передачи ячеек или о параметрах пульсации не заключается. Вместо этого сеть и приложение заключают соглашение о требуемой минимальной скорости трафика. Это гарантирует приложению небольшую пропускную способность, обычно минимально необходимую для того, чтобы приложение работало. Пользователь соединения ABR соглашается не передавать данные со скоростью выше пиковой, то есть PCR, а сеть соглашается всегда обеспечивать минимальную скорость передачи ячеек — MCR (minimum cell rate).

Скорость MCR вычисляется в ячейках в секунду, на основании способности приложения выдержать определенную задерж-